Introduzione al linguaggio C++

Introduzione al linguaggio
C++
Corso di Algoritmi e Strutture Dati
Esercitazioni
Domenico Redavid
Stefano Ferilli
[email protected]
[email protected]
Università degli Studi di Bari
A.A. 2009/2010
Corso di Algoritmi e Strutture Dati - © Stefano Ferilli - DIB
Il linguaggio C++
•  Estensione ad oggetti del C
–  Sovrainsieme dei costrutti disponibili
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Testi consigliati
•  C++ Linguaggio, libreria standard, principi
di programmazione – 3a ed.
–  B. Stroustrup (Addison-Wesley)
•  C++ Fondamenti di programmazione
–  H.M. Deitel, P.J. Deitel (Apogeo)
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Prerequisiti - Obiettivi
•  Prerequisiti
–  Programmazione imperativa
•  Astrazione funzionale
–  Linguaggio C
•  Presentazione delle sovrastrutture OO
•  Obiettivi
–  Operatività in tempi ridotti
•  Approfondimenti successivi
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Scaletta
•  I/O base
•  Programmazione OO
•  Costrutti OO del C++
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Legenda
•  Caratteri:
–  In tondo
•  A scelta del programmatore
–  Es.: identificatori
–  In grassetto
•  Definiti dalla sintassi
–  Es.: parole chiave
–  In corsivo
•  A scelta fra valori dati
–  Es.: tipi
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I/O base
•  #include <iostream> (sostituisce #include <stdio.h>)
•  cout<< (sostituisce printf)
•  cin>> (sostituisce scanf)
•  Stampa
•  Lettura
cout << espr;
cout << espr1 << … <<
esprn;
cin >> var;
cin >> var1 >> … >>
varn;
–  Gestione a righe
–  Interpretato
–  Separatori spaziatura
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Formattazione Output
#include <iomanip>
•  Larghezza campo di output (n colonne)
cout << setw(n);
–  Va ripetuto per ogni singolo output
•  Numero di cifre decimali dopo la virgola (n cifre)
cout << setprecision(n);
•  Visualizzazione degli zeri non significativi
cout << fixed;
cout << setiosflags(ios::fixed);
Esempio
cout << fixed << setprecision(2) << setw(8) << x;
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Stringhe
#include <string>
•  Sequenze di caratteri
–  Racchiuse tra doppi apici
–  Lunghezza non fissata
•  Flessibilità
•  Evita errori di “sconfinamento”
string id [= “…”]
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Stringhe
•  Lettura stringhe con spaziature
getline(cin, id)
•  Numero di caratteri di una stringa
id.length()
–  “” stringa vuota (lunghezza 0)
•  Estrazione di sottostringa
id.substr(ind, lungh)
•  Concatenazione di stringhe
str1 + str2 + … + strn
–  Almeno uno degli operandi deve essere una variabile
stringa
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Stringhe
Esempio
string s1 = “Salve,”;
string s2 = “mondo!”;
string saluto;
saluto = s1 + “ ” + s2;
–  Vale “Salve, mondo!”
saluto.length()
–  Vale 13
saluto = “Ba” + “ri”;
•  NO!!!
saluto.substr(0,5)
–  Vale “Salve”
saluto.substr(7,5)
–  Vale “mondo”
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Stringhe
Esempio
string nome;
double prezzo;
int voto;
string continua
cin : Intel p4\n750\n8\ny\n
getline(cin, nome);
–  nome : “Intel p4”
–  cin : 750\n8\ny\n
cin >> prezzo;
–  prezzo : 750
–  cin : \n8\ny\n
cin >> voto;
–  voto : 8
–  cin : \ny\n
getline(cin, continua);
–  continua : “”
–  cin : y\n
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Programmazione OO
Concetti
•  Metodi di organizzazione umana per
comprendere il mondo reale
–  3 metodi che pervadono tutto il modo di
pensare:
•  Differenziazione dell’esperienza in oggetti
particolari e nei loro attributi
•  Distinzione tra oggetti interi e le parti che li
compongono
•  Creazione di, e distinzione fra, differenti classi di
oggetti
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Programmazione OO
Concetti
•  Scala
–  Relazione a 3 termini:
•  Parti
•  Tutto
•  Osservatore
–  Le proporzioni delle parti col tutto devono
essere armonizzate con l’osservatore
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Programmazione OO
Concetti
•  Categorie di comportamento
–  I 3 tipi usati più spesso si basano:
•  Sulla causalità immediata
•  Sulle somiglianze della storia evolutiva
(cambiamenti nel tempo)
•  Sulla somiglianza di funzioni
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Programmazione OO
Concetti
•  Orientato agli oggetti =
–  Classi e oggetti +
–  Ereditarietà +
–  Comunicazione tramite messaggi
•  Vantaggi
–  Intuitività
–  Astrazione
–  Riuso
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Programmazione OO
Principi
•  Astrazione
–  Il principio di ignorare gli aspetti di un soggetto
che non sono importanti per lo scopo attuale,
per concentrarsi maggiormente su quelli che lo
sono
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Programmazione OO
Principi
•  Astrazione procedurale
–  Il principio che ogni operazione che ottiene un effetto
ben definito possa essere considerata dai suoi utenti
come un’entità singola, nonostante tale operazione sia
effettivamente realizzata da una sequenza di operazioni
di livello inferiore
•  Astrazione dei Dati
–  Il principio di definire un tipo di dato in termini delle
operazioni applicabili agli oggetti del tipo, col vincolo
che i valori di tali oggetti si possano modificare ed
osservare solo usando tali operazioni
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Programmazione OO
Principi
•  Incapsulamento (occultamento dell’informazione)
–  Ogni componente del programma deve incapsulare, o
nascondere, una singola scelta di progetto
–  L’interfaccia di ciascun modulo è definita in modo tale
da rivelare il meno possibile del suo funzionamento
interno
–  Utilizzato nello sviluppo della struttura completa di un
programma
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Programmazione OO
Principi
•  Ereditarietà
–  Un meccanismo per esprimere le somiglianze
tra le Classi, semplificando la definizione delle
Classi simili ad una (alcune) precedentemente
definita(e)
–  Rappresenta la generalizzazione e la
specializzazione, rendendo espliciti gli Attributi
ed i Servizi comuni entro una gerarchia o un
reticolo di Classi
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Programmazione OO
Principi
•  Associazione
–  L’unione o la connessione fra oggetti
•  Messaggio
–  Ogni comunicazione inviata tra entità
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Programmazione OO
Elementi
•  Classe
–  Un insieme di persone o di cose raggruppate a causa di
certe somiglianze o caratteristiche comuni
•  Una descrizione di uno o più Oggetti aventi lo stesso insieme
di Attributi e Servizi, compresa la descrizione di come creare
nuovi Oggetti della Classe
•  Classe-&-Oggetti
–  Una Classe e gli Oggetti di quella Classe
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Programmazione OO
Elementi
•  Oggetto (o istanza)
–  Una persona o una cosa verso la quale sono diretti
un’azione, un pensiero o un sentimento. Qualsiasi cosa
visibile o tangibile; un prodotto materiale o una materia
•  Un’astrazione di qualche cosa nel dominio del problema, che
riflette la capacità del sistema a mantenere dell’informazione
su di essa, ad interagire con essa o ad entrambe le cose; un
incapsulamento di valori di Attributi e servizi esclusivi su tali
Attributi
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Programmazione OO
Elementi
•  Attributo
–  Qualunque proprietà, qualità o caratteristica che
si può ascrivere ad una persona o ad una cosa
•  Un dato (informazione di stato) per il quale ciascun
Oggetto di una Classe ha un proprio valore
–  Stato e Cambiamento nel tempo
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Programmazione OO
Elementi
•  Servizio
–  Un’attività eseguita per fornire alla gente l’uso
di qualcosa
•  Un comportamento specifico della cui esibizione un
Oggetto è responsabile
–  Somiglianza di funzioni
–  Causalità immediata
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Classi e Oggetti
•  Classi ≈ Tipi di dati (complessi)
–  Rappresentano meglio le entità del mondo reale
•  Oggetti ≈ Istanze di classi
–  2 categorie
•  Predefinite
–  int, double, …
•  Definite dal programmatore
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Classi
Definizione
•  Specifica dell’interfaccia
class id {
public:
… // dichiarazioni dei costruttori
… // dichiarazioni delle funzioni membro
private:
… // campi dati
};
–  Incapsulamento (Information Hiding)
•  Solo le funzioni di una classe possono accedere ai campi dati
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Classi
Definizione
•  Esempio
class Punto {
public:
Punto ();
Punto (double x, double y);
void sposta (double dx, double dy);
double get_x() const;
double get_y() const;
private:
double x;
double y;
};
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Funzioni Membro
Definizione
tipo Classe::funzione(par1,…,parn) [const] {
…
};
•  Funzioni di accesso dichiarate const
–  Non modificano il valore dei campi dati
•  Lettura del valore
•  Confronto
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Funzioni Membro
Definizione
•  Esempio
void Punto::sposta(double dx, double dy) {
x = x + dx;
y = y + dy;
};
double Punto::get_x() const {
return x;
};
double Punto::get_y() const {
return y;
};
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Funzioni Membro
Costruttori
Classe::Classe(par1,…,parn) {
…
}
•  Creano un nuovo oggetto
–  Istanza della classe
•  Inizializzano tutti i campi dati dell’oggetto
•  Stesso nome della classe
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Funzioni Membro
Costruttori Predefiniti
Classe::Classe() {
...
}
•  Inizializzano l’oggetto con valori predefiniti
–  Campi numerici da definire manualmente
–  Campi di tipo classe definiti automaticamente
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Costruttori
Definizione
•  Esempio
Punto::Punto(double asc, double ord) {
x = asc;
y = ord;
};
Punto::Punto() {
x = 0.0;
y = 0.0;
};
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Costruttori
Uso
•  Generici
•  Predefiniti
–  Forma estesa
Classe id = Classe(parametri)
–  Forma estesa
Classe id = Classe()
–  Forma abbreviata
Classe id(parametri)
–  Forma abbreviata
Classe id
•  Senza parentesi!!!
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Funzioni Membro
Uso
oggetto.funzione(parametri)
•  Applicate a variabili oggetto
–  Oggetto a cui ci si riferisce implicito
•  Notazione punto
–  Tipicamente lettura o impostazione di campi
•  Non necessaria corrispondenza diretta col campo
–  get_
–  set_
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Funzioni Membro
Uso
•  Esempio
Punto o = Punto();
// o : (0.0,0.0)
// oppure Punto o;
Punto p = Punto(12.0,10.0); // p : (12.0,10.0)
// oppure Punto p(12.0,10.0)
double largh = p.get_x(); // largh : 12.0
double lungh = o.get_y(); // lungh : 0.0
p.sposta(-2.0,5.0);
// p : (10.0,15.0)
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Overloading
•  Funzioni generiche
–  Uguale nome ma diverso Numero/Tipo di
parametri
•  Funzioni membro
–  Uguale nome ma classi diverse
•  Operatori
–  Uguale simbolo ma diverse classi degli
operandi
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Confronto fra funzioni
•  Funzioni generiche
–  Non appartengono a
nessuna classe
–  Utilizzabili
autonomamente
–  Parametri espliciti
•  Funzioni membro
–  Definite in una
specifica classe
–  Utilizzabili in una
specifica classe
–  Notazione punto
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Template in C++
•  Costrutto per scrivere funzioni e classi molto generali
che possono applicarsi a dati di tipo diverso
-  così come una classe è un modello per istanziare oggetti
(della classe) a tempo d'esecuzione, un template è un
modello per istanziare classi o funzioni (del template) a
tempo di compilazione
•  I template sono funzioni e classi generiche,
implementate per un tipo di dato da definirsi in
seguito
-  per utilizzarli il programmatore deve solo specificare i
tipi con i quali essi debbono lavorare
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Template di funzioni
•  Forniscono un meccanismo per creare funzioni
generiche, che possa cioè supportare simultaneamente
differenti tipi di dato
•  Molto utili quando bisogna utilizzare la stessa
funzione con differenti tipi di argomenti
template <class tipo> tipo funzione (tipo arg1, tipo arg2,...)
{
// Corpo della funzione
}
Dichiarazione tipica:
template <class T> T max (T a, T b)
{
if (a > b)
return a;
else return b;
}
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Template di classi
•  Permettono di definire classi parametriche che
possono gestire differenti tipi di dato
template <typename T>
class tipopar {
...
};
dove T è il nome del tipo utilizzato dal template e
tipopar è il nome del tipo parametrizzato del
template; T non è limitato a tipi di dato predefiniti
template <typename T>
struct Punto {
T x, y;
};
...
Punto<int> pt = {45, 15};
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